IO 익스팬더로 수백 개 릴레이 동시 제어 및 동기화하기

부품 및 소모품

프로젝트 개요

아두이노, ESP8266, 라즈베리파이, PC/맥을 IO 익스팬더에 연결하고 릴레이 익스팬더를 확장해 최대 65,280개 릴레이를 동시 제어할 수 있습니다. 핵심은 외부 래칭(External Latching) 기능: 새로운 릴레이 설정을 비트 압축 포맷으로 전송해 래치에 저장한 뒤, 단일 GPIO 라인으로 모든 릴레이를 동시에 스위칭합니다.

외부 래칭 설정 예시 (단일 IO 익스팬더 + 16채널 릴레이)

>g4o1;g10n;el10
ok
ok
10
>

• g4o1: GPIO 4를 출력(HIGH)으로 설정 (래치 트리거용)
• g10n: GPIO 10에 네거티브 에지 감지 활성화
• el10: 릴레이 익스팬더 외부 래치 핀을 GPIO 10으로 지정

릴레이 제어 및 래칭 실행

>e1o;e10o;e16o
ok
ok
ok
>g4o0,1
ok
>

• e1o~e16o: 1, 10, 16번 릴레이 ON
• g4o0,1: GPIO 4를 1ms 동안 LOW 펄스 → 모든 래치된 데이터 동시 출력

확장 구성: 2× IO Expander + 2× Relay Expander + 2× 16채널 릴레이

두 IO 익스팬더는 9비트 멀티드롭 프로토콜로 데이지체인 연결 (최대 255개까지 확장 가능). 아두이노 나노로 제어.

외부 래칭 블록 다이어그램

IO 익스팬더 GPIO 4(래치 트리거) → 릴레이 익스팬더 래치 입력(핀 10) 연결 구조. 데이터 시리얼 전송 → 래치 저장 → 단일 펄스로 동시 출력.

아두이노 코드

/* IO Expander - Relay Expander External Latching */
#include <HardwareSerial9Bit.h>
#include "IOExpander9Bit.h"
#include <avr/wdt.h>

#define MAX_BOARDS 2

void setup() {
  Serial9Bit.begin(115200, SERIAL_9N1);
  Serial9Bit.write(0); // 9비트 모드 설정
  wdt_enable(WDTO_8S);

  for (uint8_t board = 1; board <= MAX_BOARDS; board++)
    SerialCmdDone(board, "eb1"); // 릴레이 익스팬더 활성화

  SerialCmdDone(1, "g4o1;g10n;el10"); // 보드 1: GPIO4 출력 HIGH, GPIO10 네거티브 에지, 외부 래치 핀 10
  SerialCmdDone(2, "g10n;el10");      // 보드 2: GPIO10 네거티브 에지, 외부 래치 핀 10
}

void loop() {
  static uint16_t i = 0;
  uint8_t r[2];

  // 보드 1: 카운터 패턴
  r[0] = ~(uint8_t)(i >> 8);
  r[1] = ~(uint8_t)i++;
  SerialWriteRelayExpander(1, r, 2);
  delay(50);

  // 보드 2: 반전 패턴
  r[0] = ~r[0];
  r[1] = ~r[1];
  SerialWriteRelayExpander(2, r, 2);
  delay(50);

  // 동시 래칭: GPIO4에 1ms LOW 펄스
  SerialCmdDone(1, "g4o0,1");
  wdt_reset();
}

동작 영상

릴레이 익스팬더 외부 래칭 실제 동작 영상: RelayExpanderLatching.mp4

회로도

아두이노 나노 → IO 익스팬더 2개(직렬) → 각 IO 익스팬더에 릴레이 익스팬더 → 16채널 릴레이 보드 연결 배선도.